传统的CAD系统主要是解决勘察设计过程中的计算、绘图、制表等确定性问题，而公路设计必须考虑的地质、水文、交通、环境、气象以及公路本身的设计几何等数据则难以有效的进行分析处理。并且随着道路勘测设计工作信息化的不断进展，如何实现大范围数据的三维动态漫游，给决策者和设计师以直观的三维立体印象，都成为亟待解决的问题。本文通过对三维公路GIS的研究，首先研究了公路DEM模型和公路几何模型的建模的理论与方法，在此基础之上研究出适合于公路三维GIS逼真实用的三维建模方法，即应用规则格网建立公路数字地面模型和用结构实体几何模型建立公路几何模型。依托实际工程，本文以绥满公路(301国道)海林至亚布力段扩建工程K215+000-K237+000路段为试验路段，对公路三维GIS的多源数据进行有效地采集与加工；进而构建了公路GIS的彩色数字正射影像图、数字高程模型和公路实体几何模型，并由三者共同构建了三维景观模型。最后本文以GeoStar组件式GIS软件为基础平台，通过VB语言进行了集成二次开发，为试验路段建立了一个基于3D GIS的公路三维虚拟系统，实现GIS的公路空间位置查询、公路属性查询、公路周边地形查询、水淹模型等传统CAD系统无法实现的功能，同时实现了在由影像模型、数字地面模型与三维道路模型构建的三维虚拟环境中的漫游。